Projektowanie fundamentów według Eurokodu 7 Katedra Geotechniki i Budownictwa Drogowego WYDZIAŁ NAUK TECHNICZNYCH Uniwersytet Warmińsko-Mazurski Eurokody konstrukcyjne. Projektowanie fundamentów według Eurokodu 7 Ireneusz Dyka

Europejskie normy geotechniczne EN 1997-1:2004 Eurokod 7: Projektowanie geotechniczne. Cz. 1: Zasady ogólne EN 1997-2:2003 Eurokod 7: Projektowanie geotechniczne. Cz.2: Badania podłoża gruntowego EN 1998-5 Eurokod 8: Projektowanie konstrukcji na oddziaływania sejsmiczne. Cz. 5: Fundamenty, konstrukcje oporowe...

Projektowanie geotechniczne. Część 1: Zasady ogólne PN-EN 1997-1 Eurokod 7: Projektowanie geotechniczne. Część 1: Zasady ogólne Rozdział 2 (Podstawy projektowania) obejmuje m.in.: kategorie geotechniczne, stany graniczne nośności i użytkowalności, warunki obliczeniowe, podejścia projektowe i inne wymagania. Rozdział 3 (Dane geotechniczne) dotyczy badań geotechnicznych i oceny podłoża oraz dokumentacji badań. Rozdział 4 (Nadzór robót, monitorowanie, utrzymanie) zajmuje się kontrolą warunków i zachowania konstrukcji podczas budowy i użytkowania. Rozdziały 5-12 dotyczą projektowania różnych rodzajów konstrukcji, takich jak: nasypy i wzmacnianie gruntu, odwodnienia, fundamenty bezpośrednie, palowe, zakotwienia, konstrukcje oporowe, zniszczenie hydrauliczne, stateczność ogólna i nasypy komunikacyjne.

Wg EN 1997-1 Cztery metody projektowania: na podstawie obliczeń analitycznych, pół-empirycznych oraz modeli numerycznych, wymagań przepisów (prescriptive measures) – np. tablice oporów pali w DIN 1054:2003, modeli doświadczalnych lub próbnych obciążeń elementów konstrukcji (zwłaszcza pali), modeli w skali naturalnej albo zmniejszonej, postępowania metodą obserwacyjną, w której projekt jest w sposób ciągły weryfikowany podczas budowy.

Stany graniczne nośności w projektowaniu geotechnicznym EQU – utrata równowagi budowli lub podłoża traktowanych jako sztywna bryła (w stanie tym wytrzymałość gruntu nie wpływa na nośność), STR – wewnętrzne zniszczenie lub nadmierne odkształcenie konstrukcji lub jej elementów (np. fundamentów, ścian oporowych), na nośność znacząco wpływa wytrzymałość materiału konstrukcji, GEO – zniszczenie lub nadmierne odkształcenie podłoża (na nośność znacząco wpływa wytrzymałość gruntu lub skały), UPL – utrata równowagi budowli lub podłoża wskutek działania sił wyporu wody, HYD – wyparcie hydrauliczne w podłożu spowodowane wpływem gradientów hydraulicznych (ciśnienia spływowego).

STR i GEO Podejścia obliczeniowe (Design Approach – DA) Stany graniczne nośności w projektowaniu geotechnicznym STR i GEO Podejścia obliczeniowe (Design Approach – DA)

STR i GEO Ed  Rd Wartość obliczeniowa efektów oddziaływań: Stany graniczne nośności w projektowaniu geotechnicznym STR i GEO Ed  Rd Wartość obliczeniowa efektów oddziaływań: Ed = E{gFFrep; Xk/gM; ad} lub Ed = gEE{Frep; Xk/gM; ad} Wartość obliczeniowa oporu (nośności): Rd = R{gFFrep; Xk/gM; ad} lub Rd = R{gFFrep; Xk; ad}/gR lub Rd = R{gFFrep; Xk/gM; ad}/gR Frep – wartość reprezentatywna oddziaływania; gF – częściowy współczynnik dla oddziaływania. gE – częściowy współczynnik dla efektu oddziaływania. Xk – wartość charakterystyczna właściwości materiału; gM – częściowy współczynnik dla parametru geotechnicznego (współczynnik materiałowy). ad – wartość obliczeniowa parametru geometrycznego.

Podejście obliczeniowe 1 (DA1) Stany graniczne nośności: STR i GEO Podejście obliczeniowe 1 (DA1) DA1.1  Kombinacja 1: A1’’+”M1’’+’’R1 DA1.2  Kombinacja 2: A2’’+”M2’’+’’R1 Dla pali obciążonych osiowo oraz kotew gruntowych: DA1.1  Kombinacja 1: A1’’+”M1’’+’’R1 DA1.2  Kombinacja 2: A2’’+”(M1 lub M2)’’+’’R4 Podejście obliczeniowe 2 (DA2) Kombinacja: A1’’+”M1’’+’’R2 Podejście obliczeniowe 3 (DA3) Kombinacja: (A1* lub A2†)’’+”M2’’+’’R3 * - oddziaływania konstrukcyjne (STR) † - oddziaływania geotechniczne (GEO)

Współczynniki częściowe – Załącznik A

Współczynniki częściowe – Załącznik A

Projektowanie fundamentów bezpośrednich Współczynniki częściowe

GEO – nośność podłoża pod stopą fundamentową Vd  Rd wg Terzaghi’ego: dla fundamentu ciągłego: dla fundamentu kwadratowego: dla fundamentu kołowego:

GEO – nośność podłoża pod stopą fundamentową wg EN-1997-1, Annex D: wg Vesica (1973/75): wg Brinch-Hansena (1970) wg PN-81/B-03020:

GEO – nośność podłoża pod stopą fundamentową Vd  Rd wg PN-81/B-03020: wg EN-1997-1, Annex D:

Vd  Rd GEO – nośność podłoża pod stopą fundamentową Wyniki obliczeń dla B = L = 1,7 m

i kontrola jakości wykonania robót na budowie Eurokod 7 (PN-EN 1997): „prawidłowo opracowane parametry geotechniczne i kontrola jakości wykonania robót na budowie ma większe znaczenie dla spełnienia podstawowych wymagań projektu niż dokładność modeli obliczeniowych i wartości współczynników częściowych”

KATEGORIA GEOTECHNICZNA: Ustalając kategorię geotechniczną należy brać pod uwagę szereg czynników charakteryzujących dany obiekt, takich jak: sposób przenoszenia obciążeń, odkształceń i drgań na podłoże gruntowe; sposób oddziaływania podłoża na konstrukcję w zależności od jej sztywności i podatności podłoża z uwzględnieniem osiadań; stopień zagrożenia życia i mienia awarią konstrukcji; stopień złożoności warunków gruntowych. kategoria zagrożenia bezpieczeństwa obiektu wynikająca ze stopnia skomplikowania projektowanej konstrukcji, jej fundamentów i oddziaływań oraz warunków geotechnicznych, mająca wpływ na zaprogramowanie rodzaju i zakresu badań geotechnicznych, obliczeń projektowych i kontroli konstrukcji

Kategoria 1

Kategoria 2

Kategoria 3

PN-B-04452:2002 Geotechnika. Badania polowe. PN-B-02479: 1998. Geotechnika. Dokumentowanie geotechniczne. Zasady ogólne. Program badań geotechnicznych – opracowanie określające przeznaczenie i cel badań, kategorię geotechniczną obiektu, zakres i sposób wykonania badań, rodzaj i zakres dokumentacji, granice terenu badań oraz przedsięwzięcia konieczne ze względu na ochronę obiektów sąsiednich i ochronę środowiska Dokumentacja geotechniczna – dokumentacja powstała na podstawie zespołu czynności badawczych, wykonywanych w celu określenia rodzaju, właściwości, cech wytrzymałościowych i odkształcalności gruntów, ich zmienności, poziomu wody gruntowej oraz stateczności wykopów i nasypów Ps, szg, w Nm//T, mpl g, F, Y, c, Mo PN-B-02481: 1998. Geotechnika. Terminologia podstawowa, symbole literowe i jednostki miar. Gp, pl G/Gp, tpl/pl PN-B-04452:2002 Geotechnika. Badania polowe.

Grupy norm europejskich w projektowaniu geotechnicznym Normy projektowania: Eurokody EN 1997-1:2004 Eurokod 7: Projektowanie geotechniczne. Cz. 1: Zasady ogólne EN 1997-2:2003 Eurokod 7: Projektowanie geotechniczne. Cz.2: Rozpoznanie podłoża i badania gruntu EN 1998-5: Eurokod 8: Projektowanie na oddziaływania sejsmiczne. Cz. 5: Fundamenty, konstrukcje oporowe... Ponad 30 norm badań gruntów: EN-ISO oraz specyfikacje TC 341 PN-EN ISO 1688-1:2002 Badania geotechniczne. Oznaczanie i klasyfikowanie gruntów. Cz. 1: Oznaczanie i opis PN-EN ISO 1688-2:2004 Badania geotechniczne. Oznaczanie i klasyfikowanie gruntów. Cz. 2: Zasady klasyfikowania Grupa 13 norm EN “Wykonawstwo specjalnych robót geotechnicznych Normy wyrobów budowlanych

Podział gruntów spoistych ze względu na uziarnienie clsaSi – clayey, sandy silt clSa – clayey sand Klasyfikacja wg PN-EN ISO 1688-2:2004 clSi – clayey silt msaCl – medium sandy clay

PODSUMOWANIE Eurokody zawierają ogólne zasady projektowania, brak w nich szczegółów obliczeń. Liczne są odesłania do przepisów i załączników krajowych. Konieczne będą dokumenty (normy?) krajowe uzupełniające Eurokody. Należy dokonać wyboru podejść obliczeniowych fundamentów DA1, DA2 lub DA3. Ważne - gromadzenie doświadczeń krajowych. Potrzebne są prace ułatwiające wdrażanie norm EN - studia, komentarze, poradniki, szkolenia m.in. wykładowców i studentów Z Eurokodami i innymi normami międzynarodowymi trzeba się zaprzyjaźnić, bo nie ma innej alternatywy w jednoczącej się Europie.